CN116344175A - 线圈部件、电路板布置、电子装置及制造线圈部件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种线圈部件,包括元件主体、导体和至少一个外部电极。元件主体具有第一面和第二面。第一面与第二面相邻或连续。导体设置在元件主体的内部和/或表面上。外部电极与导体电连接。外部电极包括第一基底电极层、第二基底电极层和金属层。第一基底电极层在元件主体的第一面上形成。第二基底电极层在元件主体的第二面上形成,并且与第一基底电极层至少部分地间隔开。金属层连续地覆盖第一基底电极层和第二基底电极层。
Description
技术领域
本发明涉及线圈部件、电路板布置、电子装置及制造线圈部件的方法。
背景技术
随着电子装置(例如,通信装置和车载电气设备)变得复杂,对电子装置小型化和性能提高的需求增加。电子部件用于更广泛的应用,并且这种应用的增多需要功能和质量方面的提升。特别是,对使用电子部件的环境的要求变得更加严苛,并且对能够承受严苛的温度和湿度要求的电子部件的需求增加。
实验和研究的目的是为了实现电子部件小型化,并且找到使电子部件承受各种环境要求的解决方案。在许多情况下重新审视用于制造电子部件的材料,或者考虑改变这些材料的组合。换言之,如果电子部件具有薄弱的部分,会考虑用更强的材料来取代该部分的材料,对于两种材料组合的部分,则考虑使这两种材料的特性更加接近。然而,在完全不同的材料组合的情况下,难以使这两种材料的特性更为接近。
例如,如果电子部件中的层叠体与电子部件的外部电极相比具有非常不同的特性,则在制造过程或使用过程中,两种材料之间会产生应力。在这方面,JP2015-053495A公开了一种调整层叠体和外部电极的尺寸以减小残余应力的技术。
在许多电子部件中,外部电极通常由两种以上材料制成。因此,在外部电极中会产生应力。同样地,线圈部件通常是由两种以上材料制成。具体地,许多线圈部件包括元件主体、用于将外部电极连接到元件主体的表面的基底电极层,以及用于将外部电极安装在基板上的电镀层。如果外部电极具有不同的层依次层叠的结构,由于例如层叠的层的特性不同,外部电极内会产生应力。随着更多金属用来形成层,这种应力趋向于更大,并且金属层的密度差异越大,金属层之间越容易产生应力。
线圈部件被期望具有更厚和更高密度的金属层,以便不仅增加线圈部件安装在基板上时的稳定性或机械强度,而且还保持外部电极的低电阻。以这种方式增加金属层(外部电极)的密度会导致每个外部电极内的应力进一步增加。
例如,JP2018-142671A提出了一种技术,用于抑制线圈部件和基板之间粘合强度的下降,尽管与线圈部件的尺寸减小相关的外部电极的面积减小。
发明内容
外部电极上的应力包括当线圈部件安装在基板上时施加的来自基板或焊料的应力。在JP2018-142671A中公开的构造中,由于元件主体和外部电极之间的接触面积小,与基板的连接强度强,因此来自焊料的应力集中在外部电极中的一个点上。换言之,来自基板的拉伸应力以沿垂直于基板的方向上作用的力的形式施加在端面电极上,并且特别集中在具有较高高度的部分(中心部分)。由于基板的热膨胀系数和线圈部件的热膨胀系数不同,在与基板平行的方向上也产生来自基板的应力。因此,垂直方向的应力和平行方向(水平方向)的应力共同导致了较高的应力。
本发明的目的在于减小在线圈部件的外部电极中的应力集中。
本发明的其他或单独的特征和优点将在后面的描述中提出,并且其中一部分从描述中是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得知。本发明的目的和其他优点将通过书面描述和权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现和获得。
如所体现和广泛描述的那样,为了实现这些和其他优点,并且根据本发明的目的,在一方面,本发明提供一种线圈部件,包括元件主体、导体和至少一个外部电极。元件主体具有第一面和第二面。第二面与第一面相邻或连续,并且与第一面不共平面。导体设置在元件主体的内部和/或表面上。外部电极与导体电连接。外部电极包括第一基底电极层、第二基底电极层和金属层。第一基底电极层设置在元件主体的第一面上。第二基底电极层设置在第二面上,并且与第一基底电极层至少部分地间隔开。金属层连续地覆盖第一基底电极层和第二基底电极层。
外部电极可以包括设置在第一基底电极层和第二基底电极层之间的多个第三基底电极层。第三基底电极层可以与第一基底电极层和第二基底电极层至少部分地间隔开。
元件主体的第二面可以为元件主体的底面。当线圈部件安装在基板上时,元件主体的底面可以与基板(板)相对。元件主体的第一面可以为元件主体的端面(左面、右面)。金属层在从底面到端面的延伸方向上,在端面上的长度小于在底面上的长度。
金属层的金属填充率可以比基底电极层的金属填充率高。
金属层可以包括连续地覆盖第一基底电极层和第二基底电极层的镍层,以及覆盖镍层的锡层,并且锡层可以比镍层薄。
外部电极可以包括设置在金属层与第一基底电极层和第二基底电极层中的至少一个之间的导电树脂层。
根据本发明的另一方面,提供一种电路板布置,包括上述线圈部件,以及线圈部件通过钎焊安装在其上的基板或板,并且外部电极布置在线圈部件和基板之间。
根据本发明的另一方面,提供一种电子装置,包括上述电路板布置。
根据本发明的又一方面,提供一种制造上述线圈部件的方法。方法包括在元件主体的第一面和第二面交界的部分形成凹凸形状(凹部和凸部)。方法还包括在其中已形成凹凸形状的元件主体的第一面和第二面上施加用于基底电极层的材料。方法还包括当施加用于基底电极层的材料时或在施加材料之后,形成相互至少部分地间隔开的第一基底电极层和第二基底电极层。
根据本发明的另一方面,提供一种制造上述线圈部件的方法。方法包括在元件主体的第一面和第二面上施加用于基底电极层的材料。方法还包括形成相互至少部分地间隔开的第一基底电极层和第二基底电极层。形成第一基底电极层和第二基底电极层包括减少施加在元件主体的第一面和第二面交界的部分的材料。
本发明能够减小在线圈部件的外部电极中的应力。
附图说明
图1是示出根据本发明的一种实施方式的线圈部件的斜视图。
图2是图1所示的线圈部件的元件主体的斜视图。
图3是图1所示的线圈部件的导体的俯视图。
图4是具有变形结构的线圈部件的斜视图。
图5是示出图4所示的线圈部件的元件主体的形状的斜视图。
图6是示出线圈部件的另一变形例的斜视图。
图7是图6所示的线圈部件的元件主体的斜视图。
图8示出包括基板和安装在基板上的图1的线圈部件的电路板布置。
图9是图8所示的电路板布置的局部放大图。
图10示出图1所示的线圈部件的外部电极的多层结构。
图11示出根据发明的第二实施方式的外部电极的多层结构。
图12示出根据发明的第三实施方式的外部电极的多层结构。
图13示出根据发明的第四实施方式的外部电极的多层结构。
图14A至14C组合地示出形成图10所示的外部电极的多层结构的方法。
图15A至15D组合地示出形成图11所示的外部电极的多层结构的另一方法。
图16A至16C组合地示出形成图12所示的外部电极的多层结构的另一方法。
具体实施方式
在下文中,将参照附图详细描述本发明的实施方式。以下实施方式不限制本发明,而且不是实施方式中所描述的特征的所有组合对于本发明的构造都是必要的。实施方式的构造能够根据本发明所应用的装置的规格和/或各种条件(使用条件、使用环境等)适当地变形或改变。
本发明的技术范围由权利要求书界定,并且不受下面描述的任何单个实施方式的限制。为了便于理解每个构造,在以下描述中提到的附图中所示的结构可以在其比例、形状等方面可能与实际结构不同。在附图之一所示的任何组成元件可以在其他附图的描述中提及。
线圈部件的外观
图1所示为根据本发明的一种实施方式的线圈部件的斜视图。
线圈部件1可以是电感器,变压器,滤波器,电抗器,或任何其他各种线圈部件。或者,线圈部件1可以是耦合电感器,扼流圈,或任何其他各种磁耦合线圈部件。或者,线圈部件1可以是,例如,用于DC/DC转换器的电感器。线圈部件1的应用不限于本说明书中所明确提到的。
在以下描述中,除非从上下文中另有理解,否则图1中所示的L轴方向、W轴方向和H轴方向用于在方向描述中作为参考。L轴方向称为长度方向,W轴方向称为宽度方向,并且H轴方向称为高度方向。高度方向也可以称为厚度方向。
线圈部件1具有长方体外部形状。具体地,线圈部件1在长度方向上的两个端分别具有第一端面(左面)1a和第二端面(右面)1b,在高度方向上的两个端分别具有第一主面1c(顶面1c)和第二主面1d(底面1d),并且在宽度方向上的两个端分别具有前面1e和后面1f。线圈部件1具有八个角部和十二个棱线部。十二个棱线部连接八个角部。应该注意的是,图1示出沿线圈部件1的底面1d朝上并且顶面1c朝下的方向描述的线圈部件1。
线圈部件1的第一端面1a、第二端面1b、第一主面1c、第二主面1d、前面1e和后面1f可以各自是平面或曲面。线圈部件1的八个角部和十二个棱线部可以是弧形的。
在本说明书中,即使在线圈部件1的第一端面1a、第二端面1b、第一主面1c、第二主面1d、前面1e和后面1f部分是曲面或者在线圈部件1的角部或棱线部是弧形的情况下,这样的线圈部件1的形状可以称为长方体形状。换言之,本说明书中使用的术语“长方体”不应理解为是指严格数学意义上的长方体。
线圈部件的结构
本实施方式的线圈部件1包括基体(元件主体)11、外部电极12,和外装部(外部部分)13。线圈部件1还包括其内部的导体。元件主体11可以称为“鼓形芯(drum core)”,其中导体14(图3)缠绕在元件主体11的表面上。或者,元件主体11可以具有放置在其内部的导体。
图2所示为元件主体11的斜视图,并且图3所示为导体14的俯视图。参照图1至3描述如下。
元件主体11是由磁性材料或非磁性材料制成。可用于元件主体11的磁性材料的示例包括铁氧体或软磁合金材料。可用于元件主体11的非磁性材料的示例包括氧化铝或玻璃。用于元件主体11的磁性材料可以是各种晶体或非晶体合金磁性材料,或者可以是晶体材料和非晶体材料的组合。
可用作元件主体11的磁性材料的晶体合金磁性材料包括,例如,作为主要成分,含有不少于50wt%的铁(Fe)或不少于85wt%的Fe,并含有选自硅(Si)、铝(Al)、铬(Cr)、镍(Ni)、钛(Ti)和锆(Zr)中的一种或多种元素的晶体合金材料。可用作元件主体11的磁性材料的非晶体合金磁性材料包括含有例如,硅(Si)、铝(Al)、铬(Cr)、镍(Ni)、钛(Ti)和锆(Zr)中的任何一种与硼(B)或碳(C)一起的非晶体合金材料。
可用于元件主体11的磁性材料的示例包括由Fe(铁)和不可避免的杂质组成的纯铁。可用于元件主体11的磁性材料的另一种示例包括由Fe(铁)和不可避免的杂质组成的纯铁以及各种晶体或非晶体合金磁性材料的组合的材料。用于元件主体11的材料不限于本说明书中明确示出的材料,并且可以是任何可适当用作元件主体材料的已知材料。
元件主体11的制造,例如,通过将上述的磁性材料或上述的非磁性材料的粉末与润滑剂混合以获得混合材料,将混合材料装入成型模具的空腔中,压制混合材料以制造生压片,并对生压片进行热处理。元件主体11也可以通过将上述的磁性材料或上述的非磁性材料的粉末与树脂、玻璃或绝缘氧化物(例如,Ni-Zn铁氧体或二氧化硅)混合以获得混合材料,对混合材料进行成型,并对所得主体进行热处理来制造。在热处理中,根据所使用的材料,材料可以在不高于200摄氏度的温度下进行热固化,或者在不低于600摄氏度或不低于1000摄氏度的温度下进行烧结。
导体14是由导电性能优异的金属材料制成。可用于导体14的金属材料的示例包括选自铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)和银(Ag)中的一种或多种金属,或含有所列金属中的任何一种的合金。绝缘膜可以覆盖导体14的表面。导体14设置在元件主体11的表面上或在元件主体的内部。如图3所示,为单个的元件主体11提供了单个的导体14。然而,应当注意的是,可以为单个的元件主体11提供多个导体14。
本实施方式的元件主体11是所称的鼓形芯,并且包括两个凸缘11a和芯11b。芯11b在两个凸缘11a之间延伸。
在示出的实施方式中,芯11b的形状基本上像在长度方向上延伸的四棱柱。应该注意的是,除了示出的形状外,芯11b可以具有任何适合导体14缠绕在芯11b上的所需形状。例如,芯11b的形状可以是多棱柱,例如,三棱柱、五棱柱或六棱柱,或者芯11b的形状可以是圆柱、椭圆柱或截头的圆锥。
两个凸缘11a设置在沿长度方向延伸的芯11b的相对端。每个凸缘11a在与芯11b垂直的方向上延伸。在本说明书中,当使用术语“垂直”、“正交”和“平行”时,这些术语并不是按其严格的数学意义来使用。例如,当凸缘11a在与芯11b垂直的方向延伸时,每个凸缘11a和芯11b形成的角度可以是90度或基本90度。所谓的基本90度的角度的范围可以包括从70度到110度,从75度到105度,从80度到100度,或从85度到95度范围内的任何角度。以相似的方式,术语“平行”和“正交”以及包含在本说明书中的并且能够以严格的数学意义解释的任何其他术语,在考虑到本发明的精神、上下文和一般技术知识的情况下,可以在比其严格的数学意义更广泛的意义上进行解释。
在本实施方式中,导体14由缠绕在元件主体11的芯11b的外周上的导线形成。该导线的厚度(直径)例如,不超过0.2mm。或者,导线的直径可以不超过0.1mm,或不超过0.02mm。导体14的导线的两端与各个凸缘11a上的外部电极12连接。
外部电极12由导电性能出色的金属材料形成。用于外部电极12的金属材料的示例包括铜(Cu)、银(Ag)、镍(Ni)、钯(Pd)或锡(Sn)。每个外部电极12都形成为多层结构,其中具有以上述的金属材料为主要成分的层或者部分合金化的层互相层叠。外部电极12例如,通过浸渍(浸泡)施加金属材料来形成。或者,外部电极12可以通过溅射或气相沉积形成。
外装部13可以设置在线圈部件1中。外装部13以外装部13在两个凸缘11a之间配合的方式覆盖导体14。将外装部13设置为不影响线圈部件1的外部尺寸。外装部13不需要覆盖导体14的整个外周,即,外装部13被设置为形成至少线圈部件1的顶面1c。例如,外装部13只覆盖导体14的接近顶面1c的区域。或者,外装部13设置为覆盖导体14从线圈部件1的顶面1c到底面1d的大约一半。在将线圈部件1安装到基板2a上的过程中,当来自抽吸装置的真空施加到外部部件13以将线圈部件1搬运到所需位置时,这可以确保或改善线圈部件1的吸着性。
外装部13例如通过用树脂填充两个凸缘11a之间的空间来形成。外装部13由树脂或含有填充物的树脂形成。可用于外装部13的材料的示例包括用于在绕线型线圈部件中涂覆导线的任何树脂材料。作为填充物,可以使用磁性材料或非磁性材料。外装部13是通过使用分配器等将含有例如树脂和填充物的复合材料涂覆和覆盖在导体14的外部,并固化该树脂成分而形成。
外装部13可以由树脂以外的材料形成。用于外装部13的树脂以外的材料的示例包括金属、陶瓷或任何其他合适的材料。外装部13例如通过在两个凸缘11a之间布置箔、板或其复合构件而形成。箔、板以及箔和板的复合构件可以由金属、陶瓷或其他合适的材料制成。
变形例
包括元件主体11的线圈部件1的结构不限于图1至图3所示的结构。将参照图4和图5描述一种变形例,并且将参照图6和图7描述另一种变形例。
图4所示为具有变形结构的线圈部件1A的斜视图。图5所示为图4所示的线圈部件1A的元件主体11的形状的斜视图。
图4和图5所示的线圈部件1A包括元件主体11、外部电极12和外装部13。线圈部件1A还包括其内部的导体。在线圈部件1A中,元件主体11包括在高度方向上延伸的芯11b。在芯11b的上端和下端设置有两个凸缘11a。两个外部电极12设置在凸缘11a中的一个上。
图6所示为具有另一变形构造的线圈部件1B的斜视图,并且图7所示为线圈部件1B的元件主体11的形状的斜视图。
线圈部件1B的元件主体11不是鼓形芯。元件主体11具有长方体外部形状。根据图6和图7所示的变形例示例,导体设置在元件主体11的内部。在线圈部件1B中元件主体11和内部导体例如通过层叠形成为一体的单元。
在通过层叠形成这种单元时,制备由上述的复合磁性材料制成的多个磁片,并且例如通过印刷等在每个磁片的表面上形成用于形成导体的平面导体图案。在形成导体图案时,可以使用印刷以外的技术。例如,可以使用电镀、气相沉积或浆料转移(pastetransfer)。
还形成用于连接导体图案的一个以上的引线导体(lead conductor)。引线导体例如通过印刷或填充形成。引线导体可以在印刷导体图案时同时印刷,或者引线导体和导体图案可以彼此分开印刷。在形成引线导体时,可以使用印刷以外的技术。例如,可以使用电镀、气相沉积或浆料转移。
之后,制备没有导体图案和没有引线导体的多个磁片。这些在其上没有导体图案和引线导体的磁片和在其上具有导体图案和引线导体的磁片彼此层叠,并且进行压接(compression-bonded)以产生多层层叠体。然后,将多层层叠体切割成多个单独的片(元件主体),并且对单独的片进行热处理。因此,获得每个都具有嵌入其中的导体的多个元件主体11。对单独的片(元件主体)的热处理可以在600摄氏度和850摄氏度之间的温度下进行。在这种热处理中,树脂可以通过热分解除去,并且可以烧结磁性材料。
外部电极的结构
图8所示为在其中图1至3所示的线圈部件1安装在基板2a上的装置2,并且图9所示为图8的装置2的局部放大图。
线圈部件1和基板2a的组合可以称为电路板布置2。两个焊盘(land)部分3例如设置在基板2a上。随着两个外部电极12通过焊料4结合到基板2a上的相应的焊盘部分3,线圈部件1安装到基板2a上。电路板布置2可以用于各种电子装置。提供有电路板布置2的电子装置的可以想到的示例包括智能手机、平板装置、游戏机(game console)、汽车中的电气部件、服务器、板式计算机(board computer)以及各种其他电子装置。
每个外部电极12包括沿线圈部件1的端面1a/1b延伸的端面部分12a,以及沿线圈部件1的底面1d延伸的底面部分12b。每个外部电极12在从底面1d到端面1a/1b的延伸方向上连续地延伸到两个表面(底面1d和端面1a/1b)上。因此,端面部分12a的延伸方向是线圈部件1的高度方向,底面部分12b的延伸方向是线圈部件1的长度方向。应该注意的是,每个外部电极12还可以包括到达线圈部件1的前面1e和/或后面1f的部分。
发明人已研究施加在每个外部电极12上的或其中的应力。作为研究结果,发明人已理解,两种应力对外部电极12有很大的影响。一种应力是主要由作为外部电极12的一部分的电镀层(之后描述)引起并且在外部电极12自身中产生的应力。另一种应力是外部电极12安装在基板2a上时由焊料4施加的应力。
如上所述,每个外部电极12具有分层结构。
图10所示为外部电极12的分层结构。图10所示为图8和图9所示的电路板布置2的区域R的放大图。
每个外部电极12包括基底电极层121、镍层122和锡层123。基底电极层121在元件主体11的表面上形成,并且由例如铜(Cu)或银(Ag)制成。镍层122由镍(Ni)制成,并且例如通过电镀形成。锡层123由锡(Sn)制成,并且例如通过电镀形成。镍层122和锡层123作为一体的金属层发挥作用。在以下描述中,镍层122和锡层123的组合可以简单地称为金属层。
基底电极层121是通过溅射、涂覆(application)含有金属材料的浆料(paste)、烧结等方法在元件主体11的表面上直接形成。镍层122和锡层123可以通过溅射或气相沉积而不是通过电镀形成。
基底电极层121被划分为位于端面1a/1b上的端面部分121a和位于底面1d上的底面部分121b。因此,元件主体11的表面包括在其上不存在基底电极层121的不连续区域11c。端面部分121a和底面部分121b彼此不连续,即,端面部分121a和底面部分121b在元件主体11的表面的至少某些部分(区域)11c上彼此间隔开。在图10中,不连续区域11c存在于将端面1a/1b连接到底面1d的部分。在图10中,不连续区域11c在与图纸垂直的方向(即,在线圈部件1的宽度方向)上延伸。
不连续区域11c的存在可以通过扫描电子显微镜(SEM)等观察元件主体11的棱线部的截面来确认。例如,用SEM观察可以确认金属层(由镍层122和锡层123组成)和元件主体11之间的接触区域是否存在不连续区域11c,或者不连续区域11c是由氧原子产生的气隙(air gap)形成。
外部电极12中产生的应力包括两种应力,即,外部电极12本身产生的应力,以及外部电极12和元件主体11之间产生的应力。外部电极12本身产生的应力是由基底电极层121和金属层的特性差异产生的应力,外部电极12和元件主体11之间产生的应力是由元件主体11和基底电极层121的特性差异产生的应力。外部电极12中产生的应力包括在端面1a/1b附近或其上产生的应力和在底面1d附近或其上产生的应力。
因为不连续区域11c将基底电极层121的端面部分121a与基底电极层121的底面部分121b分开,所以外部电极12产生的应力分为在外部电极12的面对端面1a/1b的表面上产生的应力和在外部电极12的面对底面1d的表面上产生的应力。因此,外部电极12中的应力整体上是分散的,即,可以减轻在外部电极12中的应力集中。
因为外部电极12设置在端面部分121a、底面部分121b以及端面部分121a和底面部分121b之间的区域11c,并且在与底面部分121b相对的部分没有设置外部电极,所以可以进一步抑制产生在外部电极12中或施加在外部电极12上的应力。由于产生应力的表面的数量减少,可以减轻应力集中。在本实施方式中,外部电极12中产生应力的表面的数量可以是四个、三个或两个。当外部电极12在端面部分121a、底面部分121b、前面部分和后面部分上延伸时,在外部电极12中产生应力的表面的数量为四个。当外部电极12在端面部分121a、底面部分121b和前面部分(或后面部分)上延伸时,在外部电极12中产生应力的表面的数量为三个。当外部电极12在端面部分121a和底面部分121b上延伸时,在外部电极12中产生应力的表面的数量为两个。
通过不连续区域11c的存在实现的应力分散,对外部电极12本身产生的应力以及外部电极12和元件主体11之间产生的应力都起作用。因为这些应力是在基底电极层121的两个相对面(外表面和内表面)上产生的,所以应力的传递被存在于端面部分121a和底面部分121b之间的不连续区域11c打断。因此,可以整体上减少外部电极12中的应力。
如图9所示,在外部电极12从底面1d到端面1a/1b的延伸方向上,端面部分12a的长度L1小于底面部分12b的长度L2。通过这样的构造,可以缓解施加在外部电极12上的应力集中在端面1a/1b上的情况。
特别地,当外部电极12安装在基板2a上时,由焊料4施加的应力在端面1a/1b的方向上更大,而基板2a的偏离(deflection)施加的应力基本上只在端面1a/1b的方向上作用。因此,如果在端面部分121a和底面部分121b之间的部分以外的部分设置不连续区域11c,不能获得减轻在端面1a/1b的方向上施加的应力集中的效果。
由镍层122和锡层123组成的金属层的金属填充率(百分比),如果金属层是通过电镀形成,则为97至99[vol%],如果金属层是通过溅射形成,则为97至99.5[vol%]。与之相比,基底电极层121的金属填充率为78至95[vol%]。因此,金属层的金属填充率高于基底电极层121的金属填充率。
金属填充率是通过观察SEM放大50000倍的截面,通过图像处理获取截面中金属部分的面积和除金属部分以外的部分的面积,并计算金属部分的面积相对于截面总面积的百分比而获取的数值。除金属部分以外的部分的示例包括空隙(air gap)、树脂成分或混合在金属层中的任何杂质。
因为线圈部件1具有上述的外部电极12,所以可以减轻外部电极12中的应力集中,并且可以增加金属层(112,123)的金属填充率。因此,金属填充率高于基底电极层121的金属填充率的金属层覆盖基底电极层121,即,基底电极层121被具有更少的空缺(void)的金属层覆盖,从而提高将线圈部件1安装在板2a上的可靠性。此外,可以抑制外部电极12随时间的恶化。此外,镍层122的存在可以整体上抑制外部电极12的恶化。
在由基底电极层121和两个电镀层122、123形成每个外部电极12的构造中,镍镀层122可以是较厚的层,即,镍层122比锡层123更厚。因为提供了这种较厚的镍层122,进一步抑制随时间的恶化,并且降低外部电极12的电阻值。因此,提高线圈部件1的性能。
在由基底电极层121和通过溅射制成的两个层122、123形成外部电极12的构造中,因为镍层122的金属填充率较高,所以镍层122可以是较薄的层。应该注意的是,外部电极12可以由基底电极层121以及作为溅射层的镍层122和作为电镀层的锡层123的组合形成。包括镍层122(即,具有高金属填充率的溅射层)的外部电极12整体上可以更薄。例如,镍层122比锡层123薄。
现在,将描述一些在其中外部电极12具有不同的多层结构的其他的实施方式。将省略除多层结构以外的特征的重复描述。
第二实施方式
图11所示为根据发明的第二实施方式的外部电极12的多层结构。
在第二实施方式的外部电极12中,作为基底电极层121的一部分的多个点状部分121c设置在基底电极层121的端面部分121a和底面部分121b之间。点状部分121c与端面部分121a和底面部分121b不连续。点状部分121c设置在例如,元件主体11的表面向内凹的凹部。
点状部分121c的存在提高和增强了元件主体11和金属层(镍层122和锡层123的组合)之间的连接(接合)。因此,基底电极层121的端面部分121a和底面部分121b之间的距离可以增加,并且可以进一步减轻应力。可以通过SEM等的分析来确认点状部分121c的存在。
优选地,相邻的点状部分121c之间的间隙d不超过镍层122和锡层123总厚度的五倍。当间隙d在该上限内时,镍层122和锡层123可以通过电镀从端面部分121a到底面部分121b连续形成。
更优选地,相邻的点状部分121c之间的间隙d不超过镍层122和锡层123的总厚度的两倍。当间隙d在该上限内时,镍层122的厚度和锡层123的厚度在端面部分121a和底面部分121b之间的部分成为相当的。因此,可以减小镍层122和锡层123的总厚度。在端面部分121a和底面部分121b之间的部分中,减小的厚度增强了上述应力分散的效果,并且整体上进一步减小外部电极12中的应力。
第三实施方式
图12所示为根据发明的第三实施方式的外部电极12的多层结构。
第三实施方式的外部电极12还包括基底电极层121中的点状部分121c。根据第三实施方式,元件主体11的表面没有凹部。点状部分121c设置为使得点状部分121c从元件主体11的表面突出。
即使当点状部分121c从元件主体11的表面突出时,也可以提高元件主体11和金属层(镍层122和锡层123的组合)之间的连接(接合)。因此,与第二实施方式相似,第三实施方式的构造可以增加基底电极层121的端面部分121a和底面部分121b之间的距离,并进一步减小外部电极12中的应力。
第四实施方式
图13所示为根据发明的第四实施方式的外部电极12的多层结构。
第四实施方式的外部电极12包括在基底电极层121和金属层(镍层122和锡层123的组合)之间设置的导电树脂层124。导电树脂层124可以设置在基底电极层121的一部分上。在图13所示的构造中,导电树脂层124设置在基底电极层121的端面部分121a上。
导电树脂层124的金属填充率为30至60[vol%],并且导电树脂层124具有进一步低于基底电极层121的金属填充率。因此,进一步减小金属层(镍层122和锡层123的组合)和基底电极层121之间产生的应力。特别地,当导电树脂层124设置在端面部分121a上时,在存在导电树脂层124的区域减小应力,而在没有导电树脂层124的其他区域,可以获得不同的效果(例如,提高外部电极12的机械强度和减小这些区域的厚度)。虽然没有示出,但是如果在端面部分121a和不连续区域11c上设置导电树脂层124,或者如果在底面部分121b上设置导电树脂层124,也可以获得相似的效果。
制造方法
图14A至14C所示为形成外部电极12的多层结构的方法。
图14A至14C所示的形成方法可以制造图10所示的外部电极12的多层结构。
图14A至14C所示的形成方法具有三个步骤。在形成方法的第一步(图14A),在元件主体11的表面上形成从底面到端面连续的基底电极层121。
在形成方法的第二步(图14B),对元件主体11的棱线部进行表面处理(例如,喷砂(blasting)等),并且基底电极层121分离成端面部分121a和底面部分121b。不连续区域11c(其中元件主体11被暴露)在端面部分121a和底面部分121b之间形成。
在形成方法的第三步(图14C),形成各自从底面(base face)到端面连续的镍层122和锡层123,并且形成外部电极12的多层结构。
图15A至15D所示为形成外部电极12的多层结构的另一种方法。
图15A至15D所示的形成方法可以制造图11所示的外部电极12的多层结构。
图15A至15D所示的形成方法具有四个步骤。在形成方法的第一步(图15A),准备在其边缘处具有凹凸形状(即,多个凹部和凸部)11d的元件主体11。
在形成方法的第二步(图15B),将用于基底电极层121的材料施加到元件主体11的表面。由于在每个棱线部处的凹凸形状(凹-凸的形状)11d,基底电极层121在棱线部处自然成为不连续的。由此,形成端面部分121a和底面部分121b,并且在凹凸形状11d的凹部形成点状部分121c。
在形成方法的第三步(图15C),可以对棱线部进行表面处理。表面处理刮去凹凸形状11d的凸部,但保留凹部。因此,在基底电极层121中,端面部分121a、底面部分121b和点状部分121c成为不连续的。
在形成方法的第四步(图15D),形成各自从底面到端面连续的镍层122和锡层123。由此,形成外部电极12的多层结构。
图16A至16C所示为形成外部电极12的多层结构的另一方法。
图16A至16C所示的形成方法可以制造图12所示的外部电极12的多层结构。
图16A至16C中所示的形成方法具有三个步骤。在形成方法的第一步(图16A),在元件主体11的表面上施加用于基底电极层121的材料,以覆盖其底面到其端面。施加在元件主体11的每个棱线部的用于基底电极层121的材料较薄。
在形成方法的第二步(图16B),用于基底电极层121的材料被烧结,并且用于基底电极层121的材料在元件主体11的每个棱线部处的部分消失。因此,形成相互不连续的端面部分121a和底面部分121b,并且在每个棱线部处形成与端面部分121a和底面部分121b不连续的点状部分121c。
在形成方法的第三步(图16C),形成各自从底面到端面连续的镍层122和锡层123。因此,形成外部电极12的多层结构。
应该注意的是,形成外部电极12的多层结构的上述三种形成方法可以组合或一起使用。
对于本领域的技术人员显而易见的是,可以在不偏离发明的精神或范围的情况下对本发明进行各种变形和变化。因此,本发明旨在涵盖属于所附权利要求书及其等同方式范围内的变形和变化。特别明确的是,上述的实施方式及其变形例中的任何两个或更多实施方式中的任何部分或整体都可以组合起来,并被视为在本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种线圈部件,包括:
元件主体,具有第一面和第二面,所述第一面与所述第二面相邻或连续;
导体,设置在所述元件主体的内部和/或所述元件主体的表面上;以及
与所述导体电连接的外部电极,所述外部电极包括:
第一基底电极层,在所述元件主体的第一面上形成;
第二基底电极层,在所述元件主体的第二面上形成,并且与所述第一基底电极层至少部分地间隔开;以及
金属层,连续地覆盖所述第一基底电极层和所述第二基底电极层。
2.根据权利要求1所述的线圈部件,其中,所述外部电极包括设置在所述第一基底电极层和所述第二基底电极层之间的多个第三基底电极层,并且所述多个第三基底电极层与所述第一基底电极层和所述第二基底电极层至少部分地间隔开。
3.根据权利要求1或2所述的线圈部件,其中,当所述线圈部件安装在基板上时,所述第二面为与所述基板相对的底面,所述第一面为端面,并且所述金属层在从所述底面到所述端面的延伸方向上,在所述端面上的长度小于在所述底面上的长度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的线圈部件,其中,所述金属层的金属填充率比所述第一基底电极层、第二基底电极层和第三基底电极层的金属填充率高。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的线圈部件,其中,所述金属层包括连续地覆盖所述第一基底电极层和第二基底电极层的镍层,以及覆盖所述镍层的锡层,并且所述锡层比所述镍层薄。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的线圈部件,其中,所述外部电极包括设置在所述金属层与所述第一基底电极层和所述第二基底电极层中的至少一个之间的导电树脂层。
7.一种电路板布置,包括:
根据权利要求1至6中任一项所述的线圈部件;以及
基板,所述线圈部件通过钎焊安装在所述基板上,所述钎焊延伸到所述外部电极的端面上。
8.一种电子装置,包括根据权利要求7所述的电路板布置。
9.一种制造根据权利要求1至6中任一项所述的线圈部件的方法,所述方法包括以下步骤:
在所述元件主体的第一面和第二面交界的部分形成凹凸形状;
在已形成所述凹凸形状的所述元件主体的第一面和第二面上施加用于基底电极层的材料;以及
在施加所述材料的同时或在施加所述材料之后,形成相互至少部分地间隔开的所述第一基底电极层和所述第二基底电极层。
10.一种制造根据权利要求1至6中任一项所述的线圈部件的方法,所述方法包括以下步骤:
在所述元件主体的第一面和第二面上施加用于基底电极层的材料;以及
通过减少在施加所述第一面和所述第二面交界的部分的所述材料,形成相互至少部分地间隔开的所述第一基底电极层和所述第二基底电极层。
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2022
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